2. Workbench与Mechanical界面实战
Ansys Workbench 的核心价值在于把几何、材料、网格、边界条件、求解与结果串成一条可追溯的“项目原理图（Project Schematic）”。理解这条原理图，比记住某个按钮的位置更重要。本节以一个悬臂梁支架的静力分析为例，走通从项目搭建到进入 Mechanical 完成基本操作的全过程，并重点讲清单位系统、材料指派和几何导入这三个最容易出错的环节。
一、项目原理图：把分析流程画成一张“数据流图”
打开 Workbench 后，左侧 Toolbox 中的 Static Structural 拖入中央空白区，会生成一个由多个单元格（Cell）纵向排列的系统。每个单元格代表分析流程中的一个环节，从上到下依次是：Engineering Data（材料）、Geometry（几何）、Model（模型与网格）、Setup（边界条件）、Solution（求解）、Results（结果）。单元格之间的连线表示数据依赖：上游单元格的数据会流向并锁定下游单元格。
这里有一个关键机制需要理解：单元格右侧的图标表示状态。绿色对勾表示已更新且数据有效；黄色闪电表示需要刷新（数据已过期）；问号表示尚未定义；红色叉号表示定义失败。当修改了上游数据（例如更换材料），下游单元格会变为黄色闪电，必须重新 Update 才能保证结果基于最新数据。这就是原理图“数据流”的本质——它强制保证分析链条的一致性。
对于多分析类型（如静力分析后接模态分析），可以把 Modal 系统拖到 Static Structural 的 Solution 单元格上，形成“共享求解数据”的链接。这种共享关系能避免重复划分网格和重复求解，是 Workbench 相对传统 APDL 流程的重要优势。
二、单位系统：先定“米制毫米”，再谈数值
Workbench 默认使用“Project Units”，可在 Units 菜单中切换。工程中最常用的是 Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) 这一套。它的含义是：长度用 mm，质量用 kg，力用 N，时间用 s。由此推导出的派生单位是：应力 = N/mm² = MPa，密度 = kg/mm³（注意不是 kg/m³），弹性模量 = MPa。
这里最容易犯的错误是密度。钢的密度约 7850 kg/m³，在 mm 单位制下必须换算为 7.85×10⁻⁶ kg/mm³。如果直接填 7850，重力载荷会放大 10⁹ 倍，结果完全失真。同理，弹性模量 210 GPa 应填 2.1×10⁵ MPa。建议在 Engineering Data 中录入材料时，先确认单位制，再逐项核对量纲。
单位系统一旦在项目层面设定，Mechanical 中所有输入框都会按该单位显示。但要注意：导入的外部几何（如 STEP）本身不带单位，Workbench 会按设定单位解释其尺寸。若 CAD 以 m 建模而项目设为 mm，模型会缩小 1000 倍，必须用 Geometry 属性中的“Model Units”或缩放功能修正。
三、材料指派：从 Engineering Data 到几何体
双击 A1 Engineering Data 进入材料库，可从 General Materials 中复制 Structural Steel 到项目材料列表，也可自定义新材料。关键参数至少包括：密度、杨氏模量、泊松比；若考虑塑性，还需屈服强度与切线模量。示例中定义“Q235 支架钢”：密度 7.85×10⁻⁶ kg/mm³，弹性模量 2.0×10⁵ MPa，泊松比 0.3，屈服强度 235 MPa。
回到 Mechanical 后，在 Outline 树中展开 Geometry，选中对应实体（如 Bracket），在 Details 面板的 Material → Assignment 中选择“Q235 支架钢”。若模型含多个零件，可分别指派不同材料。指派完成后，材料名称会显示在实体旁，便于核对。注意：材料指派必须在网格划分前完成，否则网格虽已生成，但求解时材料属性仍会按最新指派生效——不过为规范起见，建议先指派再划网格。
四、几何导入与基本操作
几何来源通常有三类：Workbench 自带 DesignModeler 建模、SpaceClaim 直接建模、外部 CAD（STEP/IGES/Parasolid）导入。以 STEP 导入为例：右键 A2 Geometry → Import Geometry → Browse 选择文件，然后双击 A2 进入 SpaceClaim 或 DesignModeler 检查模型。导入后重点检查三件事：单位是否正确、是否有破面或缺失实体、是否需要简化（去除小圆角、小孔以减少网格量）。
进入 Mechanical 后，基本操作围绕 Outline 树展开：右键 Mesh → Generate Mesh 生成网格；右键 Static Structural → Insert → Fixed Support 施加固定约束；Insert → Force 施加集中力。示例中在支架底面施加 Fixed Support，在悬臂端面施加 500 N 向下力。求解后插入 Equivalent (von-Mises) Stress 与 Total Deformation，点击 Solve 即可查看结果。